揭秘我國金屬3D列印技術:0.5公斤鈦合金零件撐起400公斤重量

資料圖：3D金屬列印（Metal 3D printing）宣傳圖。

■0.5公斤零件撐起400公斤重量 中國太空飛行器試水3D列印

為了突破西方對於中國的核心技術封鎖，中國的企業家、科學家大膽實踐、勇於創新，不僅是造出了被西方國家壟斷的錸（lái）金屬核心部件，還創造出了新的金屬製造方式。2017年9月20日，世界頂尖的金屬3D列印設備製造商德國斯稜曼公司（SLM Solutions）與一家中國公司籤下了合作協議，與一家中國公司成立聯合應用研發中心，將展開針對中國市場的應用研發。

金屬材料的3D列印技術門檻高，難度大，附加值高，金屬3D列印的產值也佔到了整個3D列印行業的80%以上。在金屬3D列印方面，西方國家的技術也長期領先於中國。而如今，金屬3D列印正在越來越多地出現在中國製造的高端裝備上，這讓世界領先的企業，也注意到了中國企業在這個方面取得的創新和成就。

中國航天科技集團五院的展廳，濃縮了中國空間飛行器研製的主要成果，這些太空飛行器對於減少重量的要求，可謂是嚴苛之極，因為每增加一克的重量，就會給發射帶來很高的成本，並且會加大航天項目的複雜性，甚至直接影響到整個方案的可行性。為了減輕每一克的重量，研究人員從材料和結構上想了任何可能的辦法。

中國航天科技集團五院總體部增材製造技術項目經理張嘯雨說：這個就是我們目前工程上最輕的材料，叫蜂窩夾層結構，這種結構裡面全部是蜂窩，然後上下的面用的是碳纖維。這種碳纖維非常昂貴，它的一公斤差不多要比那個同等重量的黃金還要貴一些。減輕重量是不懈的追求。碳纖維材料，加之蜂窩狀的結構，這幾乎已經達到了減重的極限，但是工程技術人員對此還是不滿意，他們希望重量再降低一些。可是，如何才能實現新的突破呢？

位於北京市昌平區的一間廠房，正在生產著鈦合金、鋁合金、不鏽鋼等多種金屬的零部件。但是與其它的冶金廠房不同，在這裡，記者看不到金屬鍛造的大型設備，也看不到很多的技術工人操作，只看見一臺臺3D列印的機器在忙碌地工作著。這個金屬列印技術叫雷射選區熔化，使用雷射照射預先鋪展好的金屬粉末，使其成形固定。經過兩天時間，製造過程終於接近尾聲，技術人員小心翼翼地將「印表機」中多餘的粉末掃去，一個結構非常複雜和精巧的鈦金屬立方體顯現出來。

鑫精合雷射科技發展有限公司副總經理孫峰說：鈦合金在我們冶金行業，是一種非常難成形的一種材料牌號，它的冶金工藝非常的複雜，通過我們這次3D列印工藝，把這麼難做的一個鈦合金，通過我們3D列印工藝，呈現出這樣一個輕量化的結構來。

在製造業中，傳統製造的方式是「減材製造」，它是利用已有的幾何模型工件，用工具將材料逐步切削、打磨、減少，最終成為所需要的零件。而3D列印則恰恰相反，它是根據一個數字三維文件，在一個完全沒有任何材料的平面上，一點點逐層列印、添加材料，最終形成一個三維整體，這就是所謂的3D列印，也被稱為「增材製造」。